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JP7745229B2 - Management device and power supply system - Google Patents
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JP7745229B2 - Management device and power supply system - Google Patents

Management device and power supply system

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JP7745229B2 JP2022553556A JP2022553556A JP7745229B2 JP 7745229 B2 JP7745229 B2 JP 7745229B2 JP 2022553556 A JP2022553556 A JP 2022553556A JP 2022553556 A JP2022553556 A JP 2022553556A JP 7745229 B2 JP7745229 B2 JP 7745229B2
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Description

本開示は、電源に対して並列接続された複数の蓄電モジュールを管理する管理装置、及び電源システムに関する。 The present disclosure relates to a management device that manages multiple storage modules connected in parallel to a power source, and a power supply system.

近年、電動バイク、電動ゴルフカート、電動ランドカー、フォークリフトなど、比較的低出力(例えば、48V駆動)の電動車両が普及してきている。このような電動車両の中には、着脱可能な交換式の電池パックを複数並列に接続した電源システムを採用しているものがある。複数の電池パックを並列接続する場合、横流が発生する可能性がある。In recent years, relatively low-power (e.g., 48V drive) electric vehicles such as electric motorcycles, electric golf carts, electric land cars, and forklifts have become popular. Some of these electric vehicles employ power supply systems in which multiple detachable, replaceable battery packs are connected in parallel. When multiple battery packs are connected in parallel, cross currents may occur.

解列している電池パックを並列接続する際、横流により電池パックやリレーに定格を超える電流が流れないようにする制御が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、並列接続された電池間の遮断時の過渡電圧を推定し、リレーの定格電圧を超えそうなときは、リレーをオフする制御が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 When disconnected battery packs are connected in parallel, control has been proposed to prevent cross currents from exceeding the rated current flowing through the battery packs or relays (see, for example, Patent Document 1). Also proposed is a control that estimates the transient voltage when disconnecting batteries connected in parallel, and turns off the relay if the rated voltage of the relay is likely to be exceeded (see, for example, Patent Document 2).

特開2009-33936号公報JP 2009-33936 A 国際公開第2012/164630号WO 2012/164630

充電時において、解列している電池パックを並列接続すると、通常、並列システム全体に充電することが許容される電流または電力の上限値が増加する。しかしながら、並列接続により発生する横流により、並列システム全体に充電することが許容される電流または電力の上限値が、並列接続前より低下することがある。この上限値の低下により、充電時間の増加、回生ブレーキ力の低下などの悪影響が発生する場合がある。 When disconnected battery packs are connected in parallel during charging, the upper limit of the current or power allowed to be charged to the entire parallel system usually increases. However, due to the cross current generated by the parallel connection, the upper limit of the current or power allowed to be charged to the entire parallel system may be lower than before the parallel connection. This lower limit may have adverse effects such as increased charging time and reduced regenerative braking force.

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、並列システムに充電する際に、充電効率が低下することを防止する技術を提供することにある。 This disclosure has been made in consideration of these circumstances, and its purpose is to provide technology that prevents a decrease in charging efficiency when charging a parallel system.

上記課題を解決するために、本開示のある態様の管理装置は、電源に対して、それぞれスイッチを介して並列に接続される複数の蓄電モジュールを管理する管理装置であって、前記複数の蓄電モジュールの内、一部の蓄電モジュールに接続されたスイッチがオン、残りの蓄電モジュールに接続されたスイッチがオフの状態において、前記オフ状態のスイッチの少なくとも一つをターンオンするとき、当該スイッチをターンオンした場合の、前記複数の蓄電モジュール全体に充電することが許容される電流または電力の上限値が、当該スイッチをターンオンする前の当該上限値にもとづく閾値より低いとき、当該スイッチのターンオンを許可しない判定部、を備える。 In order to solve the above problem, a management device according to one embodiment of the present disclosure is a management device that manages multiple storage modules that are connected in parallel to a power source, each connected via a switch, and that, when the switches connected to some of the multiple storage modules are on and the switches connected to the remaining storage modules are off, and at least one of the off switches is turned on, the management device is equipped with a determination unit that does not allow the switch to be turned on if the upper limit of the current or power allowed to be charged to all of the multiple storage modules when the switch is turned on is lower than a threshold value based on the upper limit before the switch was turned on.

本開示によれば、並列システムに充電する際に、充電効率が低下することを防止することができる。 This disclosure makes it possible to prevent a decrease in charging efficiency when charging a parallel system.

実施の形態に係る電源システムを搭載した電動車両を説明するための図である。1 is a diagram illustrating an electric vehicle equipped with a power supply system according to an embodiment. 図1の電池パックの内部構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the internal configuration of the battery pack of FIG. 1 . 図1の管理部の内部構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the internal configuration of a management unit in FIG. 1 . ある電池パックの0℃におけるSOC-充電上限電流特性の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of SOC-charge upper limit current characteristics at 0° C. of a certain battery pack. 電池パック間の横流を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a cross current between battery packs. 実施例1に係る並列接続の判定処理を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a process of determining whether a parallel connection is established according to the first embodiment. 電池パック間の横流とOCVの収束を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining cross current between battery packs and convergence of OCV. 新たな電池パックを接続する前後の、並列システム全体の放電上限電力値の変化例を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining an example of a change in the discharge upper limit power value of the entire parallel system before and after connecting a new battery pack. 実施例2に係る並列接続の判定処理を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a process of determining whether a parallel connection is established according to a second embodiment.

図1は、実施の形態に係る電源システム10を搭載した電動車両1を説明するための図である。電動車両1は、交換式の電池パック20を電源として用いる電動車両であり、例えば、電動バイク、電動ゴルフカート、電動ランドカー、フォークリフトなどが該当する。電池パック20は、着脱自在な可搬式・交換式の電池パックであり、電動車両1の装着スロットにユーザにより装着される。 Figure 1 is a diagram illustrating an electric vehicle 1 equipped with a power supply system 10 according to an embodiment. The electric vehicle 1 is an electric vehicle that uses a replaceable battery pack 20 as a power source, and includes, for example, an electric motorcycle, an electric golf cart, an electric land cart, a forklift, etc. The battery pack 20 is a detachable, portable, and replaceable battery pack that is attached by the user to an attachment slot on the electric vehicle 1.

電源システム10は、メインリレーRYc及びインバータ50を介してモータ60に接続される。インバータ50は力行時、電源システム10から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ60に供給する。回生時、モータ60から供給される交流電力を直流電力に変換して電源システム10に供給する。モータ60は三相交流モータであり、力行時、インバータ50から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ50に供給する。 The power supply system 10 is connected to the motor 60 via the main relay RYc and the inverter 50. During power running, the inverter 50 converts the DC power supplied from the power supply system 10 into AC power and supplies it to the motor 60. During regeneration, the inverter 50 converts the AC power supplied from the motor 60 into DC power and supplies it to the power supply system 10. The motor 60 is a three-phase AC motor, and during power running, it rotates according to the AC power supplied from the inverter 50. During regeneration, the rotational energy generated by deceleration is converted into AC power and supplied to the inverter 50.

車両ECU(Electronic Control Unit)40は電動車両1全体を制御する制御装置である。メインリレーRYcは、電源システム10とインバータ50を繋ぐ配線間に挿入されるコンタクタである。車両ECU40は、電動車両1の走行時、メインリレーRYcをオン状態(閉状態)に制御し、電源システム10と電動車両1の動力系を電気的に接続する。車両ECU40は、電動車両1の非走行時、メインリレーRYcをオフ状態(開状態)に制御し、電源システム10と電動車両1の動力系を電気的に遮断する。なおリレーの代わりに、半導体スイッチなどの他の種類のスイッチを用いてもよい。 The vehicle ECU (Electronic Control Unit) 40 is a control device that controls the entire electric vehicle 1. The main relay RYc is a contactor inserted between the wiring connecting the power supply system 10 and the inverter 50. When the electric vehicle 1 is running, the vehicle ECU 40 controls the main relay RYc to the on state (closed state), electrically connecting the power supply system 10 and the power system of the electric vehicle 1. When the electric vehicle 1 is not running, the vehicle ECU 40 controls the main relay RYc to the off state (open state), electrically disconnecting the power supply system 10 and the power system of the electric vehicle 1. Note that other types of switches, such as semiconductor switches, may be used instead of relays.

電動車両1は充電ケーブル5を介して充電器2に接続することができる。充電器2は商用電力系統(以下、単に系統3という)に接続され、電動車両1の外部から電源システム10内の電池パック20を充電することができる。充電器2が普通充電器の場合、一般的に単相100/200Vの交流電力で電池パック20を充電する。その場合、充電器2と電池パック20間は、充電ケーブル5、外部充電用リレーRYo、AC/DCコンバータ70を介して導通する。The electric vehicle 1 can be connected to the charger 2 via a charging cable 5. The charger 2 is connected to a commercial power grid (hereinafter simply referred to as grid 3) and can charge the battery pack 20 in the power supply system 10 from outside the electric vehicle 1. When the charger 2 is a standard charger, it generally charges the battery pack 20 with single-phase 100/200V AC power. In this case, electrical continuity exists between the charger 2 and the battery pack 20 via the charging cable 5, the external charging relay RYo, and the AC/DC converter 70.

車両ECU40は、充電器2からの充電時、外部充電用リレーRYoをオン状態に制御する。なおリレーの代わりに、半導体スイッチなどの他の種類のスイッチを用いてもよい。AC/DCコンバータ70は整流回路とDC/DCコンバータを含む。整流回路は、充電器2から供給される交流電力を整流して直流電力を生成する。DC/DCコンバータは、整流回路により生成された直流電力の電流または電圧を、車両ECU40から指定される電流指令値または電圧指令値に応じて制御する。これにより、定電流(CC)充電または定電圧(CV)充電が可能となる。 When charging from the charger 2, the vehicle ECU 40 controls the external charging relay RYo to the on state. Note that other types of switches, such as semiconductor switches, may be used instead of the relay. The AC/DC converter 70 includes a rectifier circuit and a DC/DC converter. The rectifier circuit rectifies the AC power supplied from the charger 2 to generate DC power. The DC/DC converter controls the current or voltage of the DC power generated by the rectifier circuit according to a current command value or voltage command value specified by the vehicle ECU 40. This enables constant current (CC) charging or constant voltage (CV) charging.

充電器2が急速充電器の場合、充電器2は、系統3から供給される交流電力を整流して直流電力を生成する。急速充電規格として例えば、CHAdeMO(登録商標)、GB/T、Combo(Combined Charging System)等を使用することができる。 When charger 2 is a rapid charger, charger 2 rectifies AC power supplied from grid 3 to generate DC power. Rapid charging standards that can be used include, for example, CHAdeMO (registered trademark), GB/T, and Combo (Combined Charging System).

急速充電に対応する充電ケーブル5内には電力線に加えて通信線も含まれる。当該通信線を介して車両ECU40は充電器2に電流指令値または電圧指令値を送信することができる。充電器2は、車両ECU40から受信した電流指令値または電圧指令値に応じて、出力する直流電力の電流または電圧を制御する。この場合、電動車両1内のAC/DCコンバータ70はバイパスされる。なお、AC/DCコンバータ70の整流回路だけをバイパスして、直流電力の電流または電圧を充電器2側で制御せずに、AC/DCコンバータ70内のDC/DCコンバータで制御してもよい。 The charging cable 5, which supports rapid charging, includes a communication line in addition to a power line. The vehicle ECU 40 can transmit a current command value or a voltage command value to the charger 2 via this communication line. The charger 2 controls the current or voltage of the DC power it outputs according to the current command value or voltage command value received from the vehicle ECU 40. In this case, the AC/DC converter 70 in the electric vehicle 1 is bypassed. Note that it is also possible to bypass only the rectifier circuit of the AC/DC converter 70 and control the current or voltage of the DC power by the DC/DC converter in the AC/DC converter 70 rather than controlling it on the charger 2 side.

図1に示す例は、電池パック20が電動車両1に装着された状態で充電する例である。この点、電池パック20が電動車両1から分離された状態で充電することも可能である。その場合、電池パック20を、電動車両1の外部の充電台に装着することにより、電池パック20を充電することができる。 The example shown in Figure 1 is an example in which the battery pack 20 is charged while attached to the electric vehicle 1. In this regard, it is also possible to charge the battery pack 20 while it is separated from the electric vehicle 1. In this case, the battery pack 20 can be charged by attaching it to a charging stand outside the electric vehicle 1.

電源システム10は、複数の電池パック20a-20c、及び管理部30を含む。複数の電池パック20a-20cは、電動車両1の負荷(主に、モータ60)に対して並列に接続される。なお、モータ60は回生時には、複数の電池パック20a-20cに対する電源となる。電池パック20の並列数は、電動車両1の必要容量または必要出力に応じて決定される。図1では3つの電池パック20a-20cが並列接続される例を示しているが、3並列に限るものではない。航続距離を伸ばすために、より多くの電池パック20が並列接続されてもよい。また、小型の電動車両1の場合、2並列であってもよい。 The power supply system 10 includes multiple battery packs 20a-20c and a management unit 30. The multiple battery packs 20a-20c are connected in parallel to the load (mainly the motor 60) of the electric vehicle 1. Note that the motor 60 serves as the power source for the multiple battery packs 20a-20c during regeneration. The number of battery packs 20 connected in parallel is determined according to the required capacity or output of the electric vehicle 1. While Figure 1 shows an example in which three battery packs 20a-20c are connected in parallel, this is not limited to three in parallel. More battery packs 20 may be connected in parallel to extend the cruising range. Furthermore, in the case of a small electric vehicle 1, two battery packs may be connected in parallel.

図2は、図1の電池パック20の内部構成例を示す図である。電池パック20は、パックリレーRY1、リレー駆動部25、電池モジュールM1、シャント抵抗Rs、温度センサT1、T2、電圧計測部21、温度計測部22、電流計測部23、及び制御部24を含む。リレー駆動部25は、管理部30から制御部24を介して受信する制御信号に応じて、パックリレーRY1をオン/オフする。 Figure 2 is a diagram showing an example of the internal configuration of the battery pack 20 of Figure 1. The battery pack 20 includes a pack relay RY1, a relay driving unit 25, a battery module M1, a shunt resistor Rs, temperature sensors T1 and T2, a voltage measurement unit 21, a temperature measurement unit 22, a current measurement unit 23, and a control unit 24. The relay driving unit 25 turns the pack relay RY1 on/off in response to a control signal received from the management unit 30 via the control unit 24.

電池モジュールM1は、直列接続された複数のセルE1-Enを含む。電池モジュールM1は、並列接続された複数のセルにより構成されるセルブロックを直列に複数接続させて構成してもよい。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル(公称電圧:3.6-3.7V)を使用する例を想定する。 Battery module M1 includes multiple cells E1-En connected in series. Battery module M1 may also be configured by connecting multiple cell blocks in series, each consisting of multiple cells connected in parallel. The cells may be lithium-ion battery cells, nickel-metal hydride battery cells, lead battery cells, etc. In the following, this specification assumes the use of lithium-ion battery cells (nominal voltage: 3.6-3.7V).

電池モジュールM1を構成する複数のセルE1-Enと直列にシャント抵抗Rsが接続される。シャント抵抗Rsは電流検出素子として機能する。なおシャント抵抗Rsの代わりにホール素子を用いてもよい。また複数のセルE1-Enの温度を検出するための複数の温度センサT1、T2が設置される。温度センサは電池モジュールM1に一つ設置されてもよいし、複数設置されてもよい。温度センサT1、T2には例えば、サーミスタを使用することができる。 A shunt resistor Rs is connected in series with the multiple cells E1-En that make up the battery module M1. The shunt resistor Rs functions as a current detection element. A Hall element may be used instead of the shunt resistor Rs. In addition, multiple temperature sensors T1, T2 are installed to detect the temperature of the multiple cells E1-En. One or more temperature sensors may be installed in the battery module M1. The temperature sensors T1, T2 can be, for example, thermistors.

直列接続された複数のセルE1-Enの各ノードと、電圧計測部21との間は複数の電圧線で接続される。電圧計測部21は、隣接する2本の電圧線間の電圧をそれぞれ計測することにより、各セルE1-Enの電圧を計測する。電圧計測部21は、計測した各セルE1-Enの電圧を、通信線を介して制御部24に送信する。 Multiple voltage lines connect each node of the multiple series-connected cells E1-En to the voltage measurement unit 21. The voltage measurement unit 21 measures the voltage of each cell E1-En by measuring the voltage between each two adjacent voltage lines. The voltage measurement unit 21 transmits the measured voltage of each cell E1-En to the control unit 24 via a communication line.

電圧計測部21は制御部24に対して高圧であるため、電圧計測部21と制御部24間は必要に応じて絶縁された状態で、通信線で接続される。電圧計測部21は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)または汎用のアナログフロントエンドICで構成することができる。電圧計測部21は、マルチプレクサ及びA/D変換器を含む。マルチプレクサは、隣接する2本の電圧線間の電圧を上から順番にA/D変換器に出力する。A/D変換器は、マルチプレクサから入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換する。 Because the voltage measurement unit 21 is at a high voltage relative to the control unit 24, the voltage measurement unit 21 and control unit 24 are connected by a communication line, with isolation provided as necessary. The voltage measurement unit 21 can be configured as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or a general-purpose analog front-end IC. The voltage measurement unit 21 includes a multiplexer and an A/D converter. The multiplexer outputs the voltage between two adjacent voltage lines to the A/D converter in order from top to bottom. The A/D converter converts the analog voltage input from the multiplexer into a digital value.

温度計測部22は、分圧抵抗及びA/D変換器を含む。A/D変換器は、複数の温度センサT1、T2と複数の分圧抵抗によりそれぞれ分圧された複数のアナログ電圧を順次、デジタル値に変換して制御部24に出力する。制御部24は当該デジタル値をもとに複数のセルE1-Enの温度を推定する。 The temperature measurement unit 22 includes a voltage dividing resistor and an A/D converter. The A/D converter sequentially converts multiple analog voltages, each divided by multiple temperature sensors T1, T2 and multiple voltage dividing resistors, into digital values and outputs them to the control unit 24. The control unit 24 estimates the temperatures of multiple cells E1-En based on these digital values.

電流計測部23は、差動アンプ及びA/D変換器を含む。差動アンプはシャント抵抗Rsの両端電圧を増幅してA/D変換器に出力する。A/D変換器は、差動アンプから入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換して制御部24に出力する。制御部24は当該デジタル値をもとに複数のセルE1-Enに流れる電流を推定する。 The current measurement unit 23 includes a differential amplifier and an A/D converter. The differential amplifier amplifies the voltage across the shunt resistor Rs and outputs it to the A/D converter. The A/D converter converts the analog voltage input from the differential amplifier into a digital value and outputs it to the control unit 24. The control unit 24 estimates the current flowing through the multiple cells E1-En based on the digital value.

なお、制御部24内にA/D変換器が搭載されており、制御部24にアナログ入力ポートが設置されている場合、温度計測部22及び電流計測部23はアナログ電圧を制御部24に出力し、制御部24内のA/D変換器でデジタル値に変換してもよい。 In addition, if an A/D converter is installed in the control unit 24 and an analog input port is installed in the control unit 24, the temperature measurement unit 22 and the current measurement unit 23 may output analog voltages to the control unit 24, which may be converted into digital values by the A/D converter in the control unit 24.

制御部24は、電圧計測部21、温度計測部22及び電流計測部23により計測された複数のセルE1-Enの電圧、温度、及び電流をもとに複数のセルE1-Enの状態を管理する。制御部24はマイクロコンピュータ及び不揮発メモリ(例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、フラッシュメモリ)により構成することができる。 The control unit 24 manages the states of the multiple cells E1-En based on the voltage, temperature, and current of the multiple cells E1-En measured by the voltage measurement unit 21, temperature measurement unit 22, and current measurement unit 23. The control unit 24 can be configured with a microcomputer and non-volatile memory (e.g., EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), flash memory).

マイクロコンピュータの内部メモリ内に、SOC(State Of Charge)-OCV(Open Circuit Voltage)マップ241が保持される。SOC-OCVマップ241には、セルE1-EnのSOC-OCVカーブの特性データが記述されている。セルE1-EnのSOC-OCVカーブは、電池メーカによる特性試験に基づき予め作成され、出荷時にマイクロコンピュータの内部メモリ内に登録される。なお、SOC-OCVマップ241を不揮発メモリ内に登録してもよい。セルE1-EnのSOCまたはOCVをより高精度に推定するために、電池メーカは、温度区分と劣化度(SOH:State Of Health)区分の組み合わせごとに、セルE1-EnのSOC-OCV特性を導出してマップ化してもよい。なお、マップの代わりに、SOCを目的変数、OCV、温度、劣化度を説明変数とする関数を用いてもよい。 The microcomputer's internal memory stores an SOC (State Of Charge)-OCV (Open Circuit Voltage) map 241. The SOC-OCV map 241 describes characteristic data for the SOC-OCV curves of cells E1-En. The SOC-OCV curves of cells E1-En are created in advance based on characteristic tests conducted by the battery manufacturer and registered in the microcomputer's internal memory at the time of shipment. The SOC-OCV map 241 may also be registered in non-volatile memory. To estimate the SOC or OCV of cells E1-En with higher accuracy, the battery manufacturer may derive and map the SOC-OCV characteristics of cells E1-En for each combination of temperature category and state of health (SOH) category. Instead of a map, a function may be used in which the SOC is the target variable and the OCV, temperature, and state of health are explanatory variables.

制御部24は、複数のセルE1-EnのそれぞれのSOC及びSOHを推定することができる。制御部24は、OCV法または電流積算法によりSOCを推定することができる。OCV法は、電圧計測部21により計測される各セルE1-EnのOCVと、SOC-OCVマップ241に記述されるSOC-OCVカーブの特性データをもとにSOCを推定する方法である。なお将来時点のOCVは、電圧計測部21により計測される各セルE1-Enの電圧、電流計測部23により計測される電池モジュールM1の電流、及び温度計測部22により計測される電池モジュールM1の温度をもとに推定される。電流積算法は、各セルE1-Enの充放電開始時のOCVと、電流計測部23により計測される電流の積算値をもとにSOCを推定する方法である。電流積算法は、充放電時間が長くなるにつれて、電流計測部23の計測誤差が累積していく。従って、OCV法により推定されたSOCを用いて、電流積算法により推定されたSOCを補正することが好ましい。 The control unit 24 can estimate the SOC and SOH of each of the multiple cells E1-En. The control unit 24 can estimate the SOC using the OCV method or the current integration method. The OCV method is a method of estimating the SOC based on the OCV of each cell E1-En measured by the voltage measurement unit 21 and the characteristic data of the SOC-OCV curve described in the SOC-OCV map 241. The future OCV is estimated based on the voltage of each cell E1-En measured by the voltage measurement unit 21, the current of the battery module M1 measured by the current measurement unit 23, and the temperature of the battery module M1 measured by the temperature measurement unit 22. The current integration method is a method of estimating the SOC based on the OCV of each cell E1-En at the start of charge/discharge and the integrated value of the current measured by the current measurement unit 23. With the current integration method, measurement errors by the current measurement unit 23 accumulate as the charge/discharge time increases. Therefore, it is preferable to correct the SOC estimated by the current integration method using the SOC estimated by the OCV method.

SOHは、初期の満充電容量に対する現在の満充電容量の比率で規定され、数値が低いほど(0%に近いほど)劣化が進行していることを示す。SOHは、完全充放電による容量計測により求めてもよいし、保存劣化とサイクル劣化を合算することにより求めてもよい。保存劣化はSOC、温度、及び保存劣化速度をもとに推定することができる。サイクル劣化は、使用するSOC範囲、温度、電流レート、及びサイクル劣化速度をもとに推定することができる。保存劣化速度およびサイクル劣化速度は、予め実験やシミュレーションにより導出することができる。SOC、温度、SOC範囲、及び電流レートは計測により求めることができる。 SOH is defined as the ratio of the current full charge capacity to the initial full charge capacity, and the lower the value (closer to 0%), the more advanced the deterioration. SOH can be determined by measuring the capacity after full charge and discharge, or by adding together storage deterioration and cycle deterioration. Storage deterioration can be estimated based on the SOC, temperature, and storage deterioration rate. Cycle deterioration can be estimated based on the SOC range, temperature, current rate, and cycle deterioration rate used. The storage deterioration rate and cycle deterioration rate can be derived in advance through experiments or simulations. The SOC, temperature, SOC range, and current rate can be determined by measurement.

また、SOHは、セルの内部抵抗との相関関係をもとに推定することもできる。内部抵抗は、セルに所定の電流を所定時間流した際に発生する電圧降下を、当該電流値で割ることにより推定することができる。内部抵抗は温度が上がるほど低下する関係にあり、SOHが低下するほど増加する関係にある。SOH can also be estimated based on its correlation with the cell's internal resistance. Internal resistance can be estimated by dividing the voltage drop that occurs when a specified current is passed through the cell for a specified time by that current value. Internal resistance decreases as temperature increases, and increases as SOH decreases.

制御部24は、電池パック20に含まれる複数のセルE1-Enの電圧、温度、電流、SOC、SOH、及び内部抵抗の少なくとも一つを含む監視データを管理部30に定期的に送信する。電池パック20の制御部24と管理部30間の通信には例えば、RS-485規格に準拠したシリアル通信を使用することができる。電池パック20の制御部24と管理部30間は、専用の通信線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよいし、電力線通信で接続されてもよい。 The control unit 24 periodically transmits monitoring data including at least one of the voltage, temperature, current, SOC, SOH, and internal resistance of the multiple cells E1-En included in the battery pack 20 to the management unit 30. Communication between the control unit 24 of the battery pack 20 and the management unit 30 can be performed using, for example, serial communication conforming to the RS-485 standard. The control unit 24 of the battery pack 20 and the management unit 30 may be connected via a dedicated communication line, wirelessly, or via power line communication.

図3は、図1の管理部30の内部構成例を示す図である。管理部30は、処理部31、及び記憶部32を含み、複数の電池パック20a-20cを管理する。 Figure 3 is a diagram showing an example of the internal configuration of the management unit 30 in Figure 1. The management unit 30 includes a processing unit 31 and a memory unit 32, and manages multiple battery packs 20a-20c.

処理部31は、取得部311、演算部312、判定部313、及び通知部314を含む。処理部31の機能はハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、又はハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源として、CPU、ROM、RAM、DSP、ASIC、FPGA、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。 The processing unit 31 includes an acquisition unit 311, a calculation unit 312, a judgment unit 313, and a notification unit 314. The functions of the processing unit 31 can be realized by a combination of hardware and software resources, or by hardware resources alone. Hardware resources can include CPUs, ROMs, RAMs, DSPs, ASICs, FPGAs, and other LSIs. Software resources can include programs such as firmware.

記憶部32は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記録媒体を含む。記憶部32は、SOC-充電上限電流マップ322を保持する。SOC-充電上限電流マップ322には、セルE1-EnのSOC-充電上限電流カーブの特性データが記述されている。セルE1-EnのSOC-充電上限電流カーブは、電池メーカによる特性試験に基づき作成される。SOC-充電上限電流カーブは、セルの保護と安全性の観点から、セルへの充電が許容される充電電流の上限値を、SOCごとに規定した特性データである。一般的なセルでは、SOCが高いほど、充電が許容される電流の上限値が低くなる。なお本明細書では、充電電流を絶対値で考える。 The memory unit 32 includes a non-volatile recording medium such as flash memory. The memory unit 32 stores an SOC-charge upper limit current map 322. The SOC-charge upper limit current map 322 describes characteristic data for the SOC-charge upper limit current curves of cells E1-En. The SOC-charge upper limit current curves of cells E1-En are created based on characteristic tests conducted by the battery manufacturer. The SOC-charge upper limit current curve is characteristic data that specifies, for each SOC, the upper limit of the charging current allowed for charging a cell, from the standpoint of cell protection and safety. For a typical cell, the higher the SOC, the lower the upper limit of the current allowed for charging. Note that in this specification, charging current is considered as an absolute value.

セルからの放電時は、放電電流が大きくなるほど、CCV(Closed CircuitVoltage)が低下する。放電時のセルのCCVは下記(式1)で定義される。セルへの充電時は、充電電流が大きくなるほど、CCVが上昇する。充電時のセルのCCVは下記(式2)で定義される。 When discharging from a cell, the CCV (Closed Circuit Voltage) decreases as the discharge current increases. The CCV of a cell when discharging is defined by the following (Equation 1). When charging a cell, the CCV increases as the charging current increases. The CCV of a cell when charging is defined by the following (Equation 2).

CCVd=OCV-Id×R ・・・(式1)
CCVc=OCV+Ic×R ・・・(式2)
Idは放電電流、Icは充電電流、Rは内部抵抗。
CCVd=OCV-Id×R...(Formula 1)
CCVc=OCV+Ic×R...(Formula 2)
Id is the discharge current, Ic is the charge current, and R is the internal resistance.

上記(式2)に示すように充電電流Icが大きくなるとCCVが上昇する。CCVが過充電領域に入ると電池への負担が大きくなり、劣化の要因となる。上記(式2)に示すようにCCVはOCVが高いほど高くなる。OCVはSOCが高いほど高くなるため、SOCが高いほど、充電電流Icの上限値を低く規定する必要がある。 As shown in Equation 2 above, as the charging current Ic increases, the CCV rises. When the CCV enters the overcharge region, the burden on the battery increases, causing deterioration. As shown in Equation 2 above, the higher the OCV, the higher the CCV. Since the higher the SOC, the higher the OCV, the lower the upper limit of the charging current Ic must be set.

セルE1-EnのSOC-充電上限電流特性は、温度及び劣化度(SOH)に依存する。電池メーカは、温度区分と劣化度区分の組み合わせごとに、セルE1-EnのSOC-充電上限電流特性を導出してマップ化する。SOC-充電上限電流特性は、出荷時に電池パック20の制御部24内(例えば、マイクロコンピュータの内部メモリ内)に登録される。電動車両1の管理部30は、当該電池パック20が最初に電動車両1に装着されたときに、電池パック20の制御部24からSOC-充電上限電流特性を取得する。なお、SOC-充電上限電流特性の代わりに、SOC-充電上限電力特性を用いてもよいし、その両方を用いてよい。例えば、充電器2からの充電電流の上限値はSOC-充電上限電流特性を参照して制御し、モータ60からの回生電力の上限値はSOC-充電上限電力特性を参照して制御してもよい。また、マップの代わりに、充電上限電流又は充電上限電力を目的変数、SOC、温度、劣化度を説明変数とする関数を用いてもよい。The SOC-maximum charging current characteristics of cells E1-En depend on temperature and state of health (SOH). Battery manufacturers derive and map the SOC-maximum charging current characteristics of cells E1-En for each combination of temperature and state of health (SOH). The SOC-maximum charging current characteristics are registered in the control unit 24 of the battery pack 20 (e.g., in the internal memory of a microcomputer) at the time of shipment. The management unit 30 of the electric vehicle 1 acquires the SOC-maximum charging current characteristics from the control unit 24 of the battery pack 20 when the battery pack 20 is first installed in the electric vehicle 1. Note that the SOC-maximum charging power characteristics may be used instead of the SOC-maximum charging current characteristics, or both may be used. For example, the upper limit of the charging current from the charger 2 may be controlled with reference to the SOC-maximum charging current characteristics, and the upper limit of the regenerative power from the motor 60 may be controlled with reference to the SOC-maximum charging power characteristics. Furthermore, instead of a map, a function may be used with the upper limit charging current or upper limit charging power as the objective variable and the SOC, temperature, and state of health as explanatory variables.

図4は、ある電池パックの0℃におけるSOC-充電上限電流特性の一例を示す図である。図4に示すようにSOCが高くなるほど、充電上限電流が低下する。 Figure 4 shows an example of the SOC-charge upper limit current characteristics of a battery pack at 0°C. As shown in Figure 4, the higher the SOC, the lower the charge upper limit current.

図3に戻る。取得部311は、各電池パック20の制御部24から、少なくともセルE-Enの電圧とSOCを含む監視データを取得する。演算部312は、各電池パック20に含まれる複数のセルE-EnのSOCをもとに、各電池パック20のSOCを推定する。通常、低SOC時は最も低いセルのSOCを、高SOC時は最も高いセルのSOCをパックのSOCとする。なお演算部312は、電池パック20に含まれる複数のセルE-EnのSOCを容量に換算し、当該複数のセルE-Enの合成容量を算出し、当該合成容量に対応するSOCをパックのSOCとしてもよい。 Returning to Figure 3, the acquisition unit 311 acquires monitoring data including at least the voltage and SOC of cells E-En from the control unit 24 of each battery pack 20. The calculation unit 312 estimates the SOC of each battery pack 20 based on the SOC of the multiple cells E-En included in each battery pack 20. Typically, the SOC of the pack is the SOC of the lowest cell when the SOC is low, and the SOC of the highest cell when the SOC is high. Note that the calculation unit 312 may also convert the SOC of the multiple cells E-En included in the battery pack 20 into capacity, calculate the combined capacity of the multiple cells E-En, and use the SOC corresponding to this combined capacity as the SOC of the pack.

上述したように本実施の形態では、複数の電池パック20a-20cの内、一部の電池パック20に接続されたパックリレーRY1がオン、残りの電池パック20に接続されたパックリレーRY1がオフの状態が発生する。オフ状態のパックリレーRY1の一つ(以下、対象パックリレーRY1という)がターンオンされるべきとき、演算部312は、当該対象パックリレーRY1をターンオンした場合の、複数の電池パック20全体(以下、並列システムという)に充電することが許容される電流または電力の上限値を推定する。 As described above, in this embodiment, a state occurs in which the pack relay RY1 connected to some of the multiple battery packs 20a-20c is on and the pack relay RY1 connected to the remaining battery packs 20 is off. When one of the off-state pack relays RY1 (hereinafter referred to as the target pack relay RY1) needs to be turned on, the calculation unit 312 estimates the upper limit of the current or power that is allowed to be charged to all of the multiple battery packs 20 (hereinafter referred to as the parallel system) when the target pack relay RY1 is turned on.

判定部313は、演算部312により推定された上限値(以下、予測上限値という)と、対象パックリレーRY1をターンオンする前の、並列システムに充電することが許容される電流または電力の上限値(以下、現上限値という)にもとづく閾値とを比較する。当該閾値は、現上限値と同じ値(調整値α=0)であってもよいし、現上限値に調整値αを加えた値であってもよいし、現上限値から調整値αを引いた値であってもよい。設計者は、電池パック20の並列数、アプリーケーション等を考慮して、調整値αを設定することができる。判定部313は、予測上限値が当該閾値以上の場合、対象パックリレーRY1のターンオンを許可し、予測上限値が当該閾値より低い場合、対象パックリレーRY1のターンオンを許可しない。リレー駆動部25は、判定部313により対象パックリレーRY1のターンオンが許可された場合、対象パックリレーRY1をターンオンする。The determination unit 313 compares the upper limit value estimated by the calculation unit 312 (hereinafter referred to as the predicted upper limit value) with a threshold value based on the upper limit value of the current or power allowed to be charged into the parallel system before turning on the target pack relay RY1 (hereinafter referred to as the current upper limit value). The threshold value may be the same as the current upper limit value (adjustment value α = 0), the current upper limit value plus the adjustment value α, or the current upper limit value minus the adjustment value α. The designer can set the adjustment value α taking into account the number of parallel battery packs 20, the application, etc. If the predicted upper limit value is equal to or greater than the threshold value, the determination unit 313 permits the target pack relay RY1 to be turned on. If the predicted upper limit value is lower than the threshold value, the relay drive unit 25 does not permit the target pack relay RY1 to be turned on. If the determination unit 313 permits the target pack relay RY1 to be turned on, the relay drive unit 25 turns on the target pack relay RY1.

通知部314は、並列システムから充電することが許容される電流または電力の上限値(以下、並列システム全体の充電上限電流値または充電上限電力値(両者を総称する場合は充電上限値という)という)を車両ECU40に通知する。管理部30と車両ECU40間は、車載ネットワークにより接続される。車載ネットワークとして例えば、CAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を使用することができる。車両ECU40は、管理部30から受信した並列システム全体の充電上限電流値または充電上限電力値の範囲内に、モータ60による回生電流または回生電力を制御する。車両ECU40は例えば、回生ブレーキによる回生電力値が、並列システム全体の充電上限電力値に到達すると、回生ブレーキから機械ブレーキに切り替える。機械ブレーキでは回生エネルギーが熱エネルギーに変換される。また充電器2から直流で急速充電する場合、通知部314は、並列システム全体の充電上限電流値または充電上限電力値を充電器2に通知する。The notification unit 314 notifies the vehicle ECU 40 of the upper limit of the current or power allowed to be charged from the parallel system (hereinafter referred to as the upper limit charging current value or upper limit charging power value of the entire parallel system (collectively referred to as the upper limit charging value)). The management unit 30 and the vehicle ECU 40 are connected via an in-vehicle network. A CAN (Controller Area Network) or a LIN (Local Interconnect Network) can be used as the in-vehicle network. The vehicle ECU 40 controls the regenerative current or regenerative power of the motor 60 within the upper limit charging current value or upper limit charging power value of the entire parallel system received from the management unit 30. For example, when the regenerative power value of the regenerative brake reaches the upper limit charging power value of the entire parallel system, the vehicle ECU 40 switches from regenerative braking to mechanical braking. The mechanical brake converts regenerative energy into thermal energy. Furthermore, when rapid charging is performed using DC from the charger 2, the notification unit 314 notifies the charger 2 of the upper limit charging current value or upper limit charging power value of the entire parallel system.

基本的に、電池パック20の並列数が増加するほど、並列システム全体の充電上限値は増加する。しかしながら、並列システムに電池パック20が追加されても、並列システム全体の充電上限値が増加しない場合がある。新たな電池パック20の接続により、複数の電池パック20間に横流が発生する場合である。 Essentially, the more battery packs 20 connected in parallel, the higher the upper limit of charging for the entire parallel system. However, there are cases where adding a battery pack 20 to a parallel system does not increase the upper limit of charging for the entire parallel system. This is the case when the connection of a new battery pack 20 causes cross currents between multiple battery packs 20.

図5は、電池パック20間の横流を説明するための図である。図5では説明を分かりやすくするために、2つの電池パック20の並列接続を示している。左側の状態は、第1電池パック20aに接続された第1パックリレーRY1がオン、第2電池パック20bに接続された第2パックリレーRY1がオフの状態であり、第1電池パック20aにのみ、電源(例えば充電器2)から電流が供給されている状態である。この場合、並列システム全体の充電上限電流値は、第1電池パック20aの充電上限電流値と一致する。 Figure 5 is a diagram illustrating cross currents between battery packs 20. For ease of understanding, Figure 5 shows two battery packs 20 connected in parallel. The state on the left is a state in which the first pack relay RY1 connected to the first battery pack 20a is on and the second pack relay RY1 connected to the second battery pack 20b is off, with current being supplied from the power source (e.g., charger 2) only to the first battery pack 20a. In this case, the upper limit charging current value of the entire parallel system is the same as the upper limit charging current value of the first battery pack 20a.

図5の右側の状態は、第2パックリレーRY1がオンした後の状態を示す図である。第1電池パック20aに充電上限電流値で充電する場合のCCVより、第2電池パック20bのOCVが高い場合、第2電池パック20bから第1電池パック20aへ横流が発生する。これにより、第1電池パック20aの充電上限電流値は変化しないが、電源から第1電池パック20aに充電可能な電流が減り、電源から見た並列システム全体の充電上限電流値は低下する。充電器2から最大電流で充電している場合、充電器2内の制御で充電が停止する可能性がある。 The state on the right side of Figure 5 shows the state after the second pack relay RY1 is turned on. If the OCV of the second battery pack 20b is higher than the CCV when charging the first battery pack 20a at the upper limit charging current value, a cross current will occur from the second battery pack 20b to the first battery pack 20a. As a result, the upper limit charging current value of the first battery pack 20a does not change, but the current that can be charged from the power source to the first battery pack 20a decreases, and the upper limit charging current value of the entire parallel system as seen from the power source decreases. If charging is being performed at the maximum current from the charger 2, charging may be stopped by control within the charger 2.

第1電池パック20aに充電上限電流値で充電する場合のCCVは、推定値である。第1電池パック20aに充電される電流は、電源電圧の変動などにより変動し、第1電池パック20aのCCVもその影響を受けて変動する。第1電池パック20aに充電上限電流値で充電する場合のCCVは、第1電池パック20aの充電時の最高電圧を示す値となる。 The CCV when charging the first battery pack 20a at the upper limit charging current value is an estimated value. The current charged to the first battery pack 20a fluctuates due to fluctuations in the power supply voltage, etc., and the CCV of the first battery pack 20a also fluctuates due to these influences. The CCV when charging the first battery pack 20a at the upper limit charging current value is a value that indicates the maximum voltage of the first battery pack 20a during charging.

次に、第1電池パック20aに充電上限電流値で充電する場合のCCVと、第2電池パック20bのOCVが一致している場合において、第2パックリレーRY1がターンオンされる場合について考える。電源から第1電池パック20aに実際に充電されている電流が第1電池パック20aの充電上限電流値と一致する場合、第1電池パック20aのCCVと第2電池パック20bのOCVが等しくなる。この場合、第1電池パック20aと第2電池パック20b間に横流は発生せず、並列システム全体の充電上限電流値が低下する
ことはない。
Next, consider the case where the CCV of the first battery pack 20a when charging with the upper limit charging current value matches the OCV of the second battery pack 20b, and the second pack relay RY1 is turned on. When the current actually charging the first battery pack 20a from the power source matches the upper limit charging current value of the first battery pack 20a, the CCV of the first battery pack 20a and the OCV of the second battery pack 20b become equal. In this case, no cross current occurs between the first battery pack 20a and the second battery pack 20b, and the upper limit charging current value of the entire parallel system does not decrease.

電源から第1電池パック20aに実際に充電されている電流が第1電池パック20aの充電上限電流値より低い場合、第1電池パック20aの実際のCCVは、充電上限電流値で充電される場合のCCVより低くなる。この場合、第2電池パック20bから第1電池パック20aに横流が発生する。しかしながら、電源からの出力電流が、第1電池パック20aの充電上限電流値まで上昇した場合は横流が停止するため、並列システム全体の充電上限電流値が低下することはない。 If the current actually being charged from the power source to the first battery pack 20a is lower than the upper limit charging current value of the first battery pack 20a, the actual CCV of the first battery pack 20a will be lower than the CCV when charged at the upper limit charging current value. In this case, a cross current will occur from the second battery pack 20b to the first battery pack 20a. However, if the output current from the power source increases to the upper limit charging current value of the first battery pack 20a, the cross current will stop, and the upper limit charging current value of the entire parallel system will not decrease.

次に、第1電池パック20aに充電上限電流値で充電する場合のCCVより、第2電池パック20bのOCVが低い場合において、第2パックリレーRY1がターンオンされる場合について考える。第2電池パック20bの充電上限電流値の方が第1電池パック20aの充電上限電流値より大きいため、第2パックリレーRY1のターンオン時に、並列システム全体の充電上限電流値が低下することはない。Next, consider the case where the OCV of the second battery pack 20b is lower than the CCV when charging the first battery pack 20a with the upper limit charging current value, and the second pack relay RY1 is turned on. Because the upper limit charging current value of the second battery pack 20b is greater than the upper limit charging current value of the first battery pack 20a, the upper limit charging current value of the entire parallel system does not decrease when the second pack relay RY1 is turned on.

なお、以上の説明では、各電池パック20の充電上限電流値と、並列システム全体の充電上限電流値の両方を管理部30の演算部312で算出する例を説明した。この点、電池パック20の充電上限電流値は、電池パック20内の制御部24で算出してもよい。各電池パック20内の制御部24は、算出した電池パック20の充電上限電流値を管理部30に送信する。管理部30の演算部312は、複数の電池パック20から受信した各充電上限電流値をもとに、並列システム全体の充電上限電流値を算出する。 In the above explanation, an example has been described in which the calculation unit 312 of the management unit 30 calculates both the upper limit charging current value of each battery pack 20 and the upper limit charging current value of the entire parallel system. In this regard, the upper limit charging current value of a battery pack 20 may be calculated by the control unit 24 within the battery pack 20. The control unit 24 within each battery pack 20 transmits the calculated upper limit charging current value of the battery pack 20 to the management unit 30. The calculation unit 312 of the management unit 30 calculates the upper limit charging current value of the entire parallel system based on the upper limit charging current values received from the multiple battery packs 20.

以下、対象パックリレーRY1の並列接続を許可するか否かを判定する判定処理の2つの実施例を説明する。実施例1は動的な判定処理であり、実施例2は静的な判定処理である。 Below, we will explain two examples of the judgment process that determines whether or not to allow parallel connection of the target pack relay RY1. Example 1 is a dynamic judgment process, and Example 2 is a static judgment process.

図6は、実施例1に係る並列接続の判定処理を説明するためのフローチャートである。電動車両1の電源がオン(エンジン車両のイグニッションオンに相当する)されると(S30のY)、判定部313は、複数の電池パック20の内、最もOCVが低い電池パック20に接続されたパックリレーRY1をリレー駆動部25にターンオンさせる(S31)。最もOCVが低い電池パック20が複数ある場合、判定部313は、当該複数の電池パック20に接続された複数のパックリレーRY1を同時にターンオンさせる。 Figure 6 is a flowchart for explaining the parallel connection determination process according to Example 1. When the power supply of the electric vehicle 1 is turned on (corresponding to turning on the ignition of an engine vehicle) (Y in S30), the determination unit 313 causes the relay drive unit 25 to turn on the pack relay RY1 connected to the battery pack 20 with the lowest OCV among the multiple battery packs 20 (S31). If there are multiple battery packs 20 with the lowest OCV, the determination unit 313 simultaneously turns on the multiple pack relays RY1 connected to those multiple battery packs 20.

並列接続制御の実行中において(S32のN)、以下の処理を実行する。判定部313は、パックリレーRY1がオフ状態の電池パック20の内、最もOCVが低い電池パック20を、次にパックリレーRY1をターンオンすべき接続候補として特定する(S33)。 During execution of parallel connection control (N in S32), the following process is executed: The determination unit 313 identifies the battery pack 20 with the lowest OCV among the battery packs 20 whose pack relay RY1 is in the off state as the next connection candidate for which pack relay RY1 should be turned on (S33).

演算部312は、パックリレーRY1がオン状態の電池パック20のSOCをもとに、SOC-充電上限電流マップ322を参照して、当該電池パック20の充電上限電流値を導出する。演算部312は、当該電池パック20のOCV、内部抵抗、充電上限電流値を上記(式2)に適用して、当該電池パック20の充電上限電流値に対応するCCVを推定する(S34)。なお、当該電池パック20のSOC、内部抵抗、及び充電上限電流値の導出に際し、演算部312は、当該電池パック20の少なくとも温度とSOHをパラメータとして考慮する。 The calculation unit 312 derives the upper limit charging current value of the battery pack 20 by referring to the SOC-charge upper limit current map 322 based on the SOC of the battery pack 20 when the pack relay RY1 is in the on state. The calculation unit 312 applies the OCV, internal resistance, and upper limit charging current value of the battery pack 20 to the above (Equation 2) to estimate the CCV corresponding to the upper limit charging current value of the battery pack 20 (S34). When deriving the SOC, internal resistance, and upper limit charging current value of the battery pack 20, the calculation unit 312 takes into account at least the temperature and SOH of the battery pack 20 as parameters.

判定部313は、推定されたCCVと、接続候補の電池パック20のOCVを比較する(S35)。推定されたCCVが接続候補の電池パック20のOCV以上の場合(S35のY)、判定部313は、接続候補の電池パック20の接続を許可し(S36)、接続候補の電池パック20に接続されたパックリレーRY1をリレー駆動部25にターンオンさせる。推定されたCCVが接続候補の電池パック20のOCVより低い場合(S35のN)、判定部313は、接続候補の電池パック20の接続を許可しない(S37)。ステップS32に遷移する。 The determination unit 313 compares the estimated CCV with the OCV of the connection candidate battery pack 20 (S35). If the estimated CCV is equal to or higher than the OCV of the connection candidate battery pack 20 (Y in S35), the determination unit 313 allows the connection of the connection candidate battery pack 20 (S36) and causes the relay drive unit 25 to turn on the pack relay RY1 connected to the connection candidate battery pack 20. If the estimated CCV is lower than the OCV of the connection candidate battery pack 20 (N in S35), the determination unit 313 does not allow the connection of the connection candidate battery pack 20 (S37). The process transitions to step S32.

なお、パックリレーRY1がオン状態の電池パック20が複数ある場合、当該複数の電池パック20の充電上限電流値に対応するCCVは揃っている。当該CCVが揃った状態で、演算部312は、オン状態の複数の電池パック20の、充電上限電流値に対応するCCVを推定する。 When there are multiple battery packs 20 with pack relay RY1 in the ON state, the CCVs corresponding to the upper limit charging current values of the multiple battery packs 20 are the same. With the CCVs in place, the calculation unit 312 estimates the CCVs corresponding to the upper limit charging current values of the multiple battery packs 20 in the ON state.

ステップS35の判定において、推定されたCCVが接続候補の電池パック20のOCVより低い場合、接続候補の電池パック20を接続することができない。しかしながら、オン状態の電池パック20が充電される状態が継続すると、オン状態の電池パック20のSOCが上昇してくる。SOCの上昇に伴いOCVが上昇し、充電上限電流値に対応するCCVも上昇してくる。充電上限電流値に対応するCCVが、接続候補の電池パック20のOCVまで上昇すると、接続候補の電池パック20が接続可能となる。なお、温度変化により、充電上限電流値に対応するCCVが上昇する場合もある。 If, in the determination of step S35, the estimated CCV is lower than the OCV of the battery pack 20 that is the candidate for connection, the battery pack 20 that is the candidate for connection cannot be connected. However, if the battery pack 20 in the ON state continues to be charged, the SOC of the battery pack 20 in the ON state increases. As the SOC increases, the OCV increases, and the CCV corresponding to the upper limit charging current value also increases. When the CCV corresponding to the upper limit charging current value increases to the OCV of the battery pack 20 that is the candidate for connection, the battery pack 20 that is the candidate for connection can be connected. Note that the CCV corresponding to the upper limit charging current value may increase due to temperature changes.

次に、並列接続の判定処理の実施例2を説明する。上述したように、並列接続された複数の電池パック20間のOCVが揃っていない場合、OCVが高い電池パック20からOCVが低い電池パック20へ横流が発生する。横流により、OCVが高い電池パック20のOCVが低下し、OCVが低い電池パック20のOCVが上昇する。両者の電圧差がなくなると横流が停止する。横流が停止した状態では、並列接続された複数の電池パック20間のOCVが揃った状態となる。Next, a second example of the parallel connection determination process will be described. As described above, when the OCVs of multiple battery packs 20 connected in parallel are not the same, a cross current occurs from a battery pack 20 with a higher OCV to a battery pack 20 with a lower OCV. The cross current reduces the OCV of the battery pack 20 with a higher OCV and increases the OCV of the battery pack 20 with a lower OCV. When the voltage difference between the two is eliminated, the cross current stops. When the cross current stops, the OCVs of the multiple battery packs 20 connected in parallel are the same.

図7は、電池パック20間の横流とOCVの収束を説明するための図である。図7では説明を分かりやすくするために、2つの電池パック20の並列接続を示している。左側の状態は、第1電池パック20aに接続された第1パックリレーRY1がオン、第2電池パック20bに接続された第2パックリレーRY1がオフの状態であり、第1電池パック20aのOCVが第2電池パック20bのOCVより低い状態を示している。 Figure 7 is a diagram for explaining cross currents between battery packs 20 and convergence of OCVs. For ease of understanding, Figure 7 shows two battery packs 20 connected in parallel. The state on the left shows a state in which the first pack relay RY1 connected to the first battery pack 20a is on and the second pack relay RY1 connected to the second battery pack 20b is off, indicating that the OCV of the first battery pack 20a is lower than the OCV of the second battery pack 20b.

図7の右側の状態は、第2パックリレーRY1がオンした後の状態を示している。第1電池パック20aと第2電池パック20bが導通すると、第2電池パック20bから第1電池パック20aに電流が流れ、第2電池パック20bのOCVが低下し、第1電池パック20aのOCVが上昇する。やがて両者のOCVが揃うと、第2電池パック20bから第1電池パック20aへの横流が停止する。 The state on the right side of Figure 7 shows the state after the second pack relay RY1 is turned on. When the first battery pack 20a and the second battery pack 20b are conductive, current flows from the second battery pack 20b to the first battery pack 20a, causing the OCV of the second battery pack 20b to decrease and the OCV of the first battery pack 20a to increase. When the OCVs of both battery packs eventually match, the cross current from the second battery pack 20b to the first battery pack 20a stops.

横流が停止した状態の第1電池パック20aと第2電池パック20bのOCVは、パック容量などが揃っている理想的な条件下では、横流が発生する前の第1電池パック20aのSOCと第2電池パック20bのSOCの平均のSOCとなり、横流が停止した状態のOCVは、当該平均のSOCに対応するOCVとなる。なお、OCVが揃っていない3つ以上の電池パック20が並列接続された場合も、理想的な条件下では、横流により当該3つ以上の電池パック20のOCVが揃う。その場合、OCVが揃った後の当該3つ以上の電池パック20のOCVは、横流が発生する前の当該3つ以上の電池パック20のOCVの平均値となる。 Under ideal conditions where the pack capacities and other factors are consistent, the OCV of the first battery pack 20a and the second battery pack 20b when the cross current is stopped will be the average SOC of the SOC of the first battery pack 20a and the SOC of the second battery pack 20b before the cross current occurred, and the OCV when the cross current is stopped will be the OCV corresponding to this average SOC. Even when three or more battery packs 20 with mismatched OCVs are connected in parallel, under ideal conditions, the cross current will cause the OCVs of the three or more battery packs 20 to match. In this case, the OCV of the three or more battery packs 20 after the OCVs have been matched will be the average of the OCVs of the three or more battery packs 20 before the cross current occurred.

実施例2では、演算部312は、並列システムに新たな電池パック20が接続された後の、OCVが収束した時点の並列システム全体の充電上限電流値を推定する。判定部313は、推定された充電上限電流値が、並列システムに新たな電池パック20が接続される前の並列システム全体の充電上限電流値以上のとき当該新たな電池パック20の接続を許可する。判定部313は、推定された充電上限電流値が、新たな電池パック20が接続される前の並列システム全体の充電上限電流値より低いとき当該新たな電池パック20の接続を不許可とする。 In Example 2, the calculation unit 312 estimates the upper limit charging current value of the entire parallel system at the time when the OCV converges after a new battery pack 20 is connected to the parallel system. The determination unit 313 allows connection of the new battery pack 20 when the estimated upper limit charging current value is equal to or greater than the upper limit charging current value of the entire parallel system before the new battery pack 20 was connected to the parallel system. The determination unit 313 does not allow connection of the new battery pack 20 when the estimated upper limit charging current value is lower than the upper limit charging current value of the entire parallel system before the new battery pack 20 was connected.

図8は、新たな電池パック20を接続する前後の、並列システム全体の充電上限電流値の変化例を説明するための図である。例えば、図7の左側の状態のように第1電池パック20aが電源に接続され、第2電池パック20bが電源に接続されていない状態を考える。以下、同種のセルを使用した電池パックを使用し、パック容量、SOH、温度に関する条件が同じであることを前提に説明する。第1電池パック20aのSOCが80%、第2電池パック20bのSOCが90%とする。図8に示すSOC-充電上限電流特性を参照すると、SOCが80%のときの充電上限電流値は15Aである。第1電池パック20aのみが接続された状態の並列システム全体の充電上限電流値も同様に15Aとなる。 Figure 8 is a diagram illustrating an example of changes in the upper limit charging current value of the entire parallel system before and after connecting a new battery pack 20. For example, consider a state in which the first battery pack 20a is connected to a power source and the second battery pack 20b is not, as shown on the left side of Figure 7. The following explanation assumes that battery packs using the same type of cells are used and that the conditions regarding pack capacity, SOH, and temperature are the same. Assume that the SOC of the first battery pack 20a is 80% and the SOC of the second battery pack 20b is 90%. Referring to the SOC-upper limit charging current characteristic shown in Figure 8, the upper limit charging current value when the SOC is 80% is 15 A. The upper limit charging current value of the entire parallel system when only the first battery pack 20a is connected is also 15 A.

次に、図7の右側の状態のように第2電池パック20bが並列システムに接続された後の状態を考える。第2電池パック20bが並列システムに接続されると、第2電池パック20bから第1電池パック20aに横流が発生する。横流により、第2電池パック20bのSOCが低下し、第1電池パック20aのSOCが上昇する。両者のSOCが85%に到達すると横流が停止する。図8に示すSOC-充電上限電流特性を参照すると、SOCが85%のときの充電上限電流値は6Aである。したがって、第1電池パック20aと第2電池パック20bが接続されている状態の並列システム全体の充電上限電流値は、12A(=6A×2)となる。 Next, consider the state after the second battery pack 20b is connected to the parallel system, as shown on the right side of Figure 7. When the second battery pack 20b is connected to the parallel system, a cross current occurs from the second battery pack 20b to the first battery pack 20a. The cross current causes the SOC of the second battery pack 20b to decrease and the SOC of the first battery pack 20a to increase. The cross current stops when the SOC of both battery packs reaches 85%. Referring to the SOC-maximum charging current characteristics shown in Figure 8, the maximum charging current value is 6 A when the SOC is 85%. Therefore, the maximum charging current value of the entire parallel system when the first battery pack 20a and second battery pack 20b are connected is 12 A (= 6 A x 2).

この例では、第2電池パック20bを接続すると、並列システム全体の充電上限電流値が15Aから12Aに低下することになる。図8に示すように、第2電池パック20bを接続前の第1電池パック20aの充電上限電流値(15A)と第2電池パック20bの充電上限電流値(2A)を直線で結んだ仮想線の下側に、SOCが揃った状態(SOC=85%)の充電上限電流値があるとき、接続前の第1電池パック20aの充電上限電流値(15A)と第2電池パック20bの充電上限電流値(2A)を単純平均した電流値より、並列システム全体の充電上限電流値が低くなる。したがって、SOC-充電上限電流特性を参照せずに、第2電池パック20bを接続した後の並列システム全体の充電上限電流値を推定すると、充電上限電流値を過大に見積もり、実際の充電上限電流値が充電器2からの充電電流値より低くなってしまう状態が発生し得る。In this example, connecting the second battery pack 20b reduces the upper limit charging current of the entire parallel system from 15 A to 12 A. As shown in Figure 8, when the upper limit charging current when the SOCs are equal (SOC = 85%) is below the imaginary line connecting the upper limit charging current (15 A) of the first battery pack 20a and the upper limit charging current (2 A) of the second battery pack 20b before connecting the second battery pack 20b, the upper limit charging current of the entire parallel system is lower than the current value obtained by simply averaging the upper limit charging current (15 A) of the first battery pack 20a and the upper limit charging current (2 A) of the second battery pack 20b before connecting. Therefore, if the upper limit charging current of the entire parallel system after connecting the second battery pack 20b is estimated without reference to the SOC-upper limit charging current characteristics, the upper limit charging current may be overestimated, resulting in a situation where the actual upper limit charging current is lower than the charging current value from the charger 2.

図9は、実施例2に係る並列接続の判定処理を説明するためのフローチャートである。電動車両1の電源がオンされると(S40のY)、判定部313は、複数の電池パック20の内、最もOCVが低い電池パック20に接続されたパックリレーRY1をリレー駆動部25にターンオンさせる(S41)。最もOCVが低い電池パック20が複数ある場合、判定部313は、当該複数の電池パック20に接続された複数のパックリレーRY1を同時にターンオンさせる。 Figure 9 is a flowchart for explaining the parallel connection determination process according to Example 2. When the power supply to the electric vehicle 1 is turned on (Y in S40), the determination unit 313 causes the relay drive unit 25 to turn on the pack relay RY1 connected to the battery pack 20 with the lowest OCV among the multiple battery packs 20 (S41). If there are multiple battery packs 20 with the lowest OCV, the determination unit 313 simultaneously turns on the multiple pack relays RY1 connected to those multiple battery packs 20.

並列接続制御の実行中において(S42のN)、パックリレーRY1がオフ状態の電池パック20が存在する場合、以下の処理を実行する。判定部313は、パックリレーRY1がオフ状態の電池パック20の内、最もOCVが低い電池パック20を、次にパックリレーRY1をターンオンすべき接続候補として特定する(S43)。 If there is a battery pack 20 with pack relay RY1 in the OFF state while parallel connection control is being executed (N in S42), the following process is executed. The determination unit 313 identifies the battery pack 20 with the lowest OCV among the battery packs 20 with pack relay RY1 in the OFF state as the next connection candidate for which pack relay RY1 should be turned on (S43).

演算部312は、接続候補の電池パック20をオンした場合の、並列システムに接続される複数の電池パック20のOCVの収束値を推定する(S44)。演算部312は、収束したOCVに対応するSOCをもとに、SOC-充電上限電流マップ322を参照して、一つの電池パック20の充電上限電流値を導出する。演算部312は、一つの電池パック20の充電上限電流値に並列数を掛けて、並列システム全体の充電上限電流値を推定する(S45)。なお、電池パック20のSOC及び充電上限電流値の導出に際し、演算部312は、当該電池パック20の少なくとも温度とSOHをパラメータとして考慮する。 The calculation unit 312 estimates the convergence value of the OCV of multiple battery packs 20 connected to the parallel system when a candidate battery pack 20 for connection is turned on (S44). Based on the SOC corresponding to the converged OCV, the calculation unit 312 derives the upper limit charging current value of one battery pack 20 by referring to the SOC-upper limit charging current map 322. The calculation unit 312 multiplies the upper limit charging current value of one battery pack 20 by the number of parallel connections to estimate the upper limit charging current value of the entire parallel system (S45). When deriving the SOC and upper limit charging current value of a battery pack 20, the calculation unit 312 takes into account at least the temperature and SOH of the battery pack 20 as parameters.

判定部313は、並列システム全体の充電上限電流値が、接続候補の電池パック20の接続により低下するか否か判定する(S46)。並列システム全体の充電上限電流値が低下しない場合(S46のN)、判定部313は、接続候補の電池パック20の接続を許可し(S47)、接続候補の電池パック20に接続されたパックリレーRY1をリレー駆動部25にターンオンさせる。並列システム全体の充電上限電流値が低下する場合(S46のY)、判定部313は、接続候補の電池パック20の接続を許可しない(S48)。ステップS42に遷移する。 The determination unit 313 determines whether the charging upper limit current value of the entire parallel system will decrease due to the connection of the candidate battery pack 20 (S46). If the charging upper limit current value of the entire parallel system will not decrease (N in S46), the determination unit 313 allows the connection of the candidate battery pack 20 (S47) and causes the relay driver 25 to turn on the pack relay RY1 connected to the candidate battery pack 20. If the charging upper limit current value of the entire parallel system will decrease (Y in S46), the determination unit 313 does not allow the connection of the candidate battery pack 20 (S48). The process proceeds to step S42.

ステップS46の判定において、並列システム全体の充電上限電流値が、接続候補の電池パック20の接続により低下する場合、接続候補の電池パック20を接続することができない。しかしながら、オン状態の電池パック20に充電される状態が継続すると、オン状態の電池パック20のSOCが上昇してくる。SOCの上昇に伴い並列システム全体の充電上限電流値も上昇してくる。いずれ、接続候補の電池パック20を接続しても並列システム全体の充電上限電流値が低下しない状態になる。また、温度変化により、並列システム全体の充電上限電流値が低下する場合もある。 If the determination in step S46 is that the charging upper limit current value of the entire parallel system will decrease due to the connection of the candidate battery pack 20, the candidate battery pack 20 cannot be connected. However, if the on-state battery pack 20 continues to be charged, the SOC of the on-state battery pack 20 will increase. As the SOC increases, the charging upper limit current value of the entire parallel system will also increase. Eventually, a state will be reached where the charging upper limit current value of the entire parallel system will not decrease even if the candidate battery pack 20 is connected. Furthermore, the charging upper limit current value of the entire parallel system may decrease due to temperature changes.

以上説明したように本実施の形態によれば、新たな電池パック20の接続により、並列システム全体の充電上限値が低下するとき、新たな電池パック20の接続を禁止する。これにより、充電時間が増加したり、回生エネルギーを無駄にしたりすることを防止することができ、電池パック20の充電効率が低下することを防止することができる。 As described above, according to this embodiment, when the connection of a new battery pack 20 would lower the upper charge limit value of the entire parallel system, the connection of the new battery pack 20 is prohibited. This prevents an increase in charging time and waste of regenerative energy, and prevents a decrease in the charging efficiency of the battery pack 20.

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present disclosure has been described above based on embodiments. The embodiments are illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications are possible in the combination of each component and each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present disclosure.

実施例1に係る並列接続の判定処理と実施例2に係る並列接続の判定処理は併用されてもよい。この場合、両方の判定処理で接続が許可された場合、接続候補の電池パック20を接続し、少なくとも一方の判定処理で接続が許可されない場合、接続候補の電池パック20を接続しない。例えば、実施例2に係る判定処理で接続候補の電池パック20の接続が許可された場合でも、実施例1に係る判定処理で接続が許可されない場合もある。 The parallel connection determination process according to Example 1 and the parallel connection determination process according to Example 2 may be used together. In this case, if connection is permitted in both determination processes, the connection candidate battery pack 20 is connected, and if connection is not permitted in at least one of the determination processes, the connection candidate battery pack 20 is not connected. For example, even if connection of the connection candidate battery pack 20 is permitted in the determination process according to Example 2, connection may not be permitted in the determination process according to Example 1.

実施例2に係る判定処理は将来のある時点の並列システム全体の充電上限値をもとに、接続候補の電池パック20を接続可能か否か判定している。その時点に到達するまでの過程における充電上限値は考慮されていない。一方、実施例1に係る判定処理は時々刻々と変化する現時点の充電上限値をもとに、接続候補の電池パック20を接続可能か否か判定している。したがって、両者の判定結果が一致しない場合も発生し得る。実施例1に係る並列接続の判定処理と実施例2に係る並列接続の判定処理を併用した場合、充電効率の低下の発生をさらに防止することができる。 The determination process according to Example 2 determines whether or not a candidate battery pack 20 can be connected based on the upper charge limit value of the entire parallel system at a certain point in the future. The upper charge limit value in the process leading up to that point in time is not taken into consideration. On the other hand, the determination process according to Example 1 determines whether or not a candidate battery pack 20 can be connected based on the current upper charge limit value, which changes from moment to moment. Therefore, there may be cases where the results of the two determinations do not match. When the parallel connection determination process according to Example 1 and the parallel connection determination process according to Example 2 are used together, it is possible to further prevent a decrease in charging efficiency.

上述の実施の形態では、複数の電池パック20の外に管理部30を設ける例を説明した。この点、管理部30が複数の電池パック20のいずれか一つの内部に設けられてもよい。その場合、管理部30の機能を実現する電池パック20がマスタ機となり、残りの電池パック20がスレーブ機となる。In the above-described embodiment, an example was described in which the management unit 30 is provided outside the multiple battery packs 20. In this regard, the management unit 30 may be provided inside any one of the multiple battery packs 20. In this case, the battery pack 20 that realizes the functions of the management unit 30 becomes the master device, and the remaining battery packs 20 become slave devices.

上述の実施の形態では、着脱可能な交換式の電池パック20を並列接続する例を説明した。この点、固定式の電池パック20を並列接続してもよい。固定式の電池パック20を使用する場合、複数の電池パック20にそれぞれ設けられる複数の制御部24と管理部30の機能を統合することができる。例えば、複数の制御部24と管理部30を一つのマイクロコンピュータで実現してもよい。 In the above-described embodiment, an example has been described in which detachable, replaceable battery packs 20 are connected in parallel. In this regard, fixed battery packs 20 may also be connected in parallel. When fixed battery packs 20 are used, the functions of multiple control units 24 and management units 30 provided in multiple battery packs 20 can be integrated. For example, multiple control units 24 and management units 30 may be realized by a single microcomputer.

上述の実施の形態では、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル等を含む電池モジュールM1を内蔵する電池パック20を使用する例を説明した。この点、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を含むキャパシタモジュールを内蔵するキャパシタパックを使用してもよい。本明細書では、電池モジュールとキャパシタモジュールを総称して蓄電モジュールと呼び、電池パックとキャパシタパックを総称して蓄電パックと呼ぶ。 In the above-described embodiment, an example has been described in which a battery pack 20 incorporating a battery module M1 including lithium-ion battery cells, nickel-metal hydride battery cells, lead-acid battery cells, etc. has been used. In this regard, a capacitor pack incorporating a capacitor module including electric double-layer capacitor cells, lithium-ion capacitor cells, etc. may also be used. In this specification, battery modules and capacitor modules are collectively referred to as energy storage modules, and battery packs and capacitor packs are collectively referred to as energy storage packs.

上述の実施の形態では、着脱可能な交換式の蓄電パックを並列接続する例を説明した。この点、本開示は、一つの蓄電パック内における複数の蓄電モジュールの並列接続の判定処理にも適用可能である。なお、上述の実施の形態では、一つの蓄電パック内に一つの蓄電モジュールが設けられる例を想定しているため、複数の蓄電パックの並列接続の判定処理は、複数の蓄電モジュールの並列接続の判定処理を行うことと同義である。 In the above-described embodiment, an example of connecting detachable, replaceable energy storage packs in parallel has been described. In this regard, the present disclosure can also be applied to the process of determining whether multiple energy storage modules are connected in parallel within a single energy storage pack. Note that the above-described embodiment assumes an example in which one energy storage module is provided within a single energy storage pack, and therefore the process of determining whether multiple energy storage packs are connected in parallel is synonymous with performing the process of determining whether multiple energy storage modules are connected in parallel.

交換式の電池パック20を電源とする移動体は、電動車両1に限定されるものではない。例えば、当該移動体には電動船舶も含まれる。例えば、水上バスや水上タクシーの電源を交換式の電池パック20としてもよい。電池パック20は船外機に電源を供給するものであってもよい。また、当該移動体には電車も含まれる。例えば、非電化路線で使用される気動車の代わりに、交換式の電池パック20を搭載した電車を使用することができる。当該移動体には電動の飛行体も含まれる。電動の飛行体には、マルチコプタ(ドローン)が含まれる。当該マルチコプタには、いわゆる空飛ぶ車も含まれる。 Mobile bodies powered by interchangeable battery packs 20 are not limited to electric vehicles 1. For example, such mobile bodies also include electric ships. For example, the interchangeable battery pack 20 may be used to power a water bus or water taxi. The battery pack 20 may also supply power to an outboard motor. Such mobile bodies also include trains. For example, a train equipped with an interchangeable battery pack 20 can be used instead of a diesel railcar used on a non-electrified line. Such mobile bodies also include electric flying bodies. Electric flying bodies include multicopters (drones). Such multicopters also include so-called flying cars.

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 In addition, the embodiment may be specified by the following items.

[項目1]
電源(60、2)に対して、それぞれスイッチ(RY1)を介して並列に接続される複数の蓄電モジュール(M1)を管理する管理装置(30)であって、
前記複数の蓄電モジュール(M1)の内、一部の蓄電モジュール(M1)に接続されたスイッチ(RY1)がオン、残りの蓄電モジュール(M1)に接続されたスイッチ(RY1)がオフの状態において、前記オフ状態のスイッチ(RY1)の少なくとも一つをターンオンするとき、当該スイッチ(RY1)をターンオンした場合の、前記複数の蓄電モジュール(M1)全体に充電することが許容される電流または電力の上限値が、当該スイッチ(RY1)をターンオンする前の当該上限値にもとづく閾値より低いとき、当該スイッチ(RY1)のターンオンを許可しない判定部(313)、
を備えることを特徴とする管理装置(30)。
これによれば、蓄電モジュール(M1)を新たに接続することに起因して、電源(60、2)から複数の蓄電モジュール(M1)全体に対する充電効率が低下することを防止することができる。
[項目2]
前記複数の蓄電モジュール(M1)ごとの、少なくともSOC(State Of Charge)を取得する取得部(311)と、
前記蓄電モジュール(M1)のSOCと、前記蓄電モジュール(M1)に充電することが許容される電流または電力の上限値との関係を規定したSOC-充電上限特性をもとに、前記複数の蓄電モジュール(M1)全体に充電することが許容される電流または電力の上限値を推定する演算部(312)と、をさらに備え、
前記SOC-充電上限特性は、前記蓄電モジュール(M1)のSOCが高いほど、当該蓄電モジュール(M1)に充電することが許容される電流または電力の上限値が低下する特性である、
ことを特徴とする項目1に記載の管理装置(30)。
これによれば、複数の蓄電モジュール(M1)に充電することが許容される電流または電力の上限値を、高精度に特定することができる。
[項目3]
前記取得部(311)は、前記残りの蓄電モジュール(M1)の中の、接続候補の蓄電モジュール(M1)のOCV(Open Circuit Voltage)を取得し、
前記演算部(312)は、前記SOC-充電上限特性と、前記電源(60、2)に接続している蓄電モジュール(M1)のSOC(State Of Charge)をもとに当該蓄電モジュール(M1)に充電することが許容される電流または電力の上限値を導出し、当該蓄電モジュール(M1)に当該上限値で充電する場合の当該蓄電モジュール(M1)のCCV(Closed Circuit Voltage)を推定し、
前記判定部(313)は、推定された蓄電モジュール(M1)のCCVより、前記接続候補の蓄電モジュール(M1)のOCVが高いとき、前記接続候補の蓄電モジュール(M1)に接続されたスイッチ(RY1)のターンオンを許可しない、
ことを特徴とする項目2に記載の管理装置(30)。
これによれば、電源(60、2)から複数の蓄電モジュール(M1)全体に対する充電効率が低下するか否かを動的に判定することができる。
[項目4]
前記演算部(312)は、前記SOC-充電上限特性と、前記電源(60、2)に接続している蓄電モジュール(M1)のOCVに対応するSOCと、接続候補の蓄電モジュール(M1)のOCVに対応するをもとに、前記接続候補の蓄電モジュール(M1)に接続されたスイッチ(RY1)がターンオンした後、前記電源(60、2)に接続している蓄電モジュール(M1)のOCVと、前記接続候補の蓄電モジュール(M1)のOCVが対応したときの、前記複数の蓄電モジュール(M1)全体に充電することが許容される電流または電力の上限値を推定し、
前記判定部(313)は、推定された上限値が、前記スイッチ(RY1)をターンオンする前の上限値より低いとき、前記スイッチ(RY1)のターンオンを許可しない、
ことを特徴とする項目2または3に記載の管理装置(30)。
これによれば、電源(60、2)から複数の蓄電モジュール(M1)全体に対する充電効率が低下するか否かを静的に予測することができる。
[項目5]
前記電源(60、2)から前記複数の蓄電モジュール(M1)に電力供給を開始する際、前記複数の蓄電モジュール(M1)の内、最もOCVが低い蓄電モジュール(M1)に接続されたスイッチ(RY1)がターンオンされ、
スイッチ(RY1)がオフ状態の蓄電モジュール(M1)の内、最もOCVが低い蓄電モジュール(M1)が、次にスイッチ(RY1)をターンオンすべき接続候補となる、
ことを特徴とする項目1から4のいずれか1項に記載の管理装置(30)。
これによれば、電源(60、2)から複数の蓄電モジュール(M1)全体に対する充電効率が低下することを防止しつつ、複数の蓄電モジュール(M1)を並列接続することができる。
[項目6]
電源(60、2)に対して、それぞれスイッチ(RY1)を介して並列に接続される複数の蓄電モジュール(M1)と、
項目1から5のいずれか1項に記載の管理装置(30)と、
を備えることを特徴とする電源システム(10)。
これによれば、蓄電モジュール(M1)を新たに接続することに起因して、電源(60、2)から複数の蓄電モジュール(M1)全体に対する充電効率が低下することを防止することができる電源システム(10)を実現することができる。
[項目7]
電源(60、2)は、移動体(1)のモータ(60)、または外部の充電器(2)であり、
前記管理装置(30)は、前記モータ(60)から前記複数の蓄電モジュール(M1)全体に回生することが許容される電流または電力の上限値を、前記移動体(1)内の制御部(40)に通知する、
ことを特徴とする項目6に記載の電源システム(10)。
これによれば、モータ(60)により生成される回生エネルギーを無駄にすることを防止することができる。
[Item 1]
A management device (30) that manages a plurality of storage modules (M1) that are connected in parallel to a power source (60, 2) via switches (RY1),
a determination unit (313) that, when at least one of the switches (RY1) in the off state is turned on while the switches (RY1) connected to some of the storage modules (M1) among the plurality of storage modules (M1) are on and the switches (RY1) connected to the remaining storage modules (M1) are off, does not permit turning on of the switch (RY1) if an upper limit value of current or power permitted to be charged to all of the plurality of storage modules (M1) when the switch (RY1) is turned on is lower than a threshold value based on the upper limit value before turning on the switch (RY1);
A management device (30) comprising:
This makes it possible to prevent a decrease in the efficiency of charging the plurality of storage modules (M1) as a whole from the power source (60, 2) due to the new connection of the storage module (M1).
[Item 2]
an acquisition unit (311) that acquires at least an SOC (State Of Charge) for each of the plurality of power storage modules (M1);
a calculation unit (312) that estimates an upper limit value of current or power that is allowed to be charged to all of the plurality of power storage modules (M1) based on an SOC-charge upper limit characteristic that defines the relationship between the SOC of the power storage module (M1) and an upper limit value of current or power that is allowed to be charged to the power storage module (M1),
The SOC-charge upper limit characteristic is a characteristic in which the higher the SOC of the power storage module (M1), the lower the upper limit value of the current or power that is allowed to be charged to the power storage module (M1).
2. The management device (30) according to item 1.
This makes it possible to specify with high accuracy the upper limit of the current or power that is permitted to be charged into the plurality of power storage modules (M1).
[Item 3]
The acquisition unit (311) acquires an OCV (Open Circuit Voltage) of a connection candidate storage module (M1) among the remaining storage modules (M1),
the calculation unit (312) derives an upper limit value of current or power that is permitted to be charged to the power storage module (M1) based on the SOC-charge upper limit characteristic and an SOC (State Of Charge) of the power storage module (M1) connected to the power source (60, 2), and estimates a CCV (Closed Circuit Voltage) of the power storage module (M1) when the power storage module (M1) is charged at the upper limit value;
When the OCV of the connection candidate storage module (M1) is higher than the estimated CCV of the storage module (M1), the determination unit (313) does not permit the switch (RY1) connected to the connection candidate storage module (M1) to be turned on.
3. The management device (30) according to item 2.
This makes it possible to dynamically determine whether or not the charging efficiency from the power source (60, 2) to the plurality of storage modules (M1) as a whole is reduced.
[Item 4]
the calculation unit (312) estimates an upper limit value of current or power that is permitted to be charged to all of the plurality of power storage modules (M1) when the OCV of the power storage module (M1) connected to the power source (60, 2) and the OCV of the power storage module (M1) as a connection candidate correspond to each other after the switch (RY1) connected to the power storage module (M1) as a connection candidate is turned on, based on the SOC-charge upper limit characteristic and the correspondence between the SOC corresponding to the OCV of the power storage module (M1) connected to the power source (60, 2) and the OCV of the power storage module (M1) as a connection candidate;
The determination unit (313) does not permit the switch (RY1) to be turned on when the estimated upper limit value is lower than the upper limit value before turning on the switch (RY1).
4. The management device (30) according to item 2 or 3.
This makes it possible to statically predict whether or not the charging efficiency from the power source (60, 2) to the entire plurality of storage modules (M1) will decrease.
[Item 5]
When the power supply from the power source (60, 2) to the plurality of storage modules (M1) is started, a switch (RY1) connected to a storage module (M1) having the lowest OCV among the plurality of storage modules (M1) is turned on;
Among the storage modules (M1) whose switches (RY1) are in the off state, the storage module (M1) with the lowest OCV is the next candidate for connection whose switch (RY1) should be turned on.
5. The management device (30) according to any one of items 1 to 4.
This makes it possible to connect the plurality of storage modules (M1) in parallel while preventing a decrease in the efficiency of charging the entire plurality of storage modules (M1) from the power source (60, 2).
[Item 6]
a plurality of storage modules (M1) connected in parallel to a power source (60, 2) via switches (RY1);
A management device (30) according to any one of items 1 to 5;
A power supply system (10) comprising:
This makes it possible to realize a power supply system (10) that can prevent a decrease in the charging efficiency from the power source (60, 2) to the entire plurality of storage modules (M1) due to the connection of a new storage module (M1).
[Item 7]
The power source (60, 2) is a motor (60) of the moving object (1) or an external charger (2);
The management device (30) notifies a control unit (40) in the moving body (1) of an upper limit value of current or power that is permitted to be regenerated from the motor (60) to all of the plurality of power storage modules (M1).
7. The power supply system (10) according to item 6,
This makes it possible to prevent the regenerative energy generated by the motor (60) from being wasted.

1 電動車両、 2 充電器、 3 系統、 5 充電ケーブル、 10 電源システム、 20 電池パック、 30 管理部、 M1 電池モジュール、 E1-En セル、 21 電圧計測部、 22 温度計測部、 23 電流計測部、 24 制御部、 241 SOC-OCVマップ、 25 リレー駆動部、 31 処理部、 311 取得部、 312 演算部、 313 判定部、 314 通知部、 32 記憶部、 322 SOC-充電上限電流マップ、 40 車両ECU、 50 インバータ、 60 モータ、 70 AC/DCコンバータ、 RYc メインリレー、 RY1 パックリレー、 Rs シャント抵抗、 T1,T2 温度センサ。1 Electric vehicle, 2 Charger, 3 System, 5 Charging cable, 10 Power supply system, 20 Battery pack, 30 Management unit, M1 Battery module, E1-En Cell, 21 Voltage measurement unit, 22 Temperature measurement unit, 23 Current measurement unit, 24 Control unit, 241 SOC-OCV map, 25 Relay drive unit, 31 Processing unit, 311 Acquisition unit, 312 Calculation unit, 313 Determination unit, 314 Notification unit, 32 Memory unit, 322 SOC-charging upper limit current map, 40 Vehicle ECU, 50 Inverter, 60 Motor, 70 AC/DC converter, RYc Main relay, RY1 Pack relay, Rs Shunt resistor, T1, T2 Temperature sensors.

Claims (7)

電源に対して、それぞれスイッチを介して並列に接続される複数の蓄電モジュールを管理する管理装置であって、
前記複数の蓄電モジュールの内、一部の蓄電モジュールに接続されたスイッチがオン、残りの蓄電モジュールに接続されたスイッチがオフの状態において、前記オフ状態のスイッチの少なくとも一つをターンオンするとき、当該スイッチをターンオンした場合の、前記複数の蓄電モジュール全体に充電することが許容される電流または電力の上限値が、当該スイッチをターンオンする前の当該上限値にもとづく閾値より低いとき、当該スイッチのターンオンを許可しない判定部、
を備えることを特徴とする管理装置。
A management device that manages a plurality of power storage modules that are connected in parallel to a power source via switches,
a determination unit that, when at least one of the switches in the off state is turned on while the switches connected to some of the plurality of power storage modules are on and the switches connected to the remaining power storage modules are off, does not permit the switch to be turned on if an upper limit value of current or power allowed to be charged to all of the plurality of power storage modules when the switch is turned on is lower than a threshold value based on the upper limit value before the switch is turned on;
A management device comprising:
前記複数の蓄電モジュールごとの、少なくともSOC(State Of Charge)を取得する取得部と、
前記蓄電モジュールのSOCと、前記蓄電モジュールに充電することが許容される電流または電力の上限値との関係を規定したSOC-充電上限特性をもとに、前記複数の蓄電モジュール全体に充電することが許容される電流または電力の上限値を推定する演算部と、をさらに備え、
前記SOC-充電上限特性は、前記蓄電モジュールのSOCが高いほど、当該蓄電モジュールに充電することが許容される電流または電力の上限値が低下する特性である、
ことを特徴とする請求項1に記載の管理装置。
an acquisition unit that acquires at least an SOC (State Of Charge) for each of the plurality of power storage modules;
a calculation unit that estimates an upper limit value of current or power that is allowed to be charged to all of the plurality of power storage modules, based on an SOC-charge upper limit characteristic that defines the relationship between the SOC of the power storage module and an upper limit value of current or power that is allowed to be charged to the power storage module,
The SOC-charge upper limit characteristic is a characteristic in which the higher the SOC of the power storage module, the lower the upper limit value of the current or power that is allowed to be charged to the power storage module.
The management device according to claim 1 .
前記取得部は、前記残りの蓄電モジュールの中の、接続候補の蓄電モジュールのOCV(Open Circuit Voltage)を取得し、
前記演算部は、前記SOC-充電上限特性と、前記電源に接続している蓄電モジュールのSOCをもとに当該蓄電モジュールに充電することが許容される電流または電力の上限値を導出し、当該蓄電モジュールに当該上限値で充電する場合の当該蓄電モジュールのCCV(Closed Circuit Voltage)を推定し、
前記判定部は、推定された蓄電モジュールのCCVより、前記接続候補の蓄電モジュールのOCVが高いとき、前記接続候補の蓄電モジュールに接続されたスイッチのターンオンを許可しない、
ことを特徴とする請求項2に記載の管理装置。
the acquisition unit acquires an OCV (Open Circuit Voltage) of a connection candidate power storage module from among the remaining power storage modules;
the calculation unit derives an upper limit value of current or power that is permitted to be charged to the power storage module based on the SOC-charge upper limit characteristic and the SOC of the power storage module connected to the power source, and estimates a CCV (Closed Circuit Voltage) of the power storage module when charging the power storage module at the upper limit value;
the determination unit does not permit turning on of a switch connected to the connection candidate power storage module when the OCV of the connection candidate power storage module is higher than the estimated CCV of the power storage module.
3. The management device according to claim 2.
前記演算部は、前記SOC-充電上限特性と、前記電源に接続している蓄電モジュールのOCVに対応するSOCと、接続候補の蓄電モジュールのOCVに対応するSOCをもとに、前記接続候補の蓄電モジュールに接続されたスイッチがターンオンした後、前記電源に接続している蓄電モジュールのOCVと、前記接続候補の蓄電モジュールのOCVが対応したときの、前記複数の蓄電モジュール全体に充電することが許容される電流または電力の上限値を推定し、
前記判定部は、推定された上限値が、前記スイッチをターンオンする前の上限値より低いとき、前記スイッチのターンオンを許可しない、
ことを特徴とする請求項2または3に記載の管理装置。
the calculation unit estimates an upper limit value of current or power that is permitted to be charged to all of the plurality of power storage modules when the OCV of the power storage module connected to the power source and the OCV of the power storage module that is a connection candidate correspond to each other after a switch connected to the power storage module that is a connection candidate is turned on, based on the SOC-charge upper limit characteristic, an SOC that corresponds to the OCV of the power storage module connected to the power source, and an SOC that corresponds to the OCV of the power storage module that is a connection candidate;
the determination unit does not permit the switch to be turned on when the estimated upper limit value is lower than the upper limit value before the switch is turned on;
4. The management device according to claim 2 or 3.
前記電源から前記複数の蓄電モジュールに電力供給を開始する際、前記複数の蓄電モジュールの内、最もOCVが低い蓄電モジュールに接続されたスイッチがターンオンされ、
スイッチがオフ状態の蓄電モジュールの内、最もOCVが低い蓄電モジュールが、次にスイッチをターンオンすべき接続候補となる、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の管理装置。
When starting to supply power from the power source to the plurality of power storage modules, a switch connected to a power storage module having a lowest OCV among the plurality of power storage modules is turned on;
Among the storage modules whose switches are in an off state, the storage module with the lowest OCV is the next candidate for connection whose switch should be turned on.
5. The management device according to claim 1, wherein the management device is a device for managing a plurality of data.
電源に対して、それぞれスイッチを介して並列に接続される複数の蓄電モジュールと、
請求項1から5のいずれか1項に記載の管理装置と、
を備えることを特徴とする電源システム。
a plurality of power storage modules connected in parallel to a power source via switches;
The management device according to any one of claims 1 to 5;
A power supply system comprising:
前記電源は、移動体のモータ、または外部の充電器であり、
前記管理装置は、前記モータから前記複数の蓄電モジュール全体に回生することが許容される電流または電力の上限値を、前記移動体内の制御部に通知する、
請求項6に記載の電源システム。
the power source is a motor of a moving object or an external charger;
the management device notifies a control unit in the vehicle of an upper limit value of current or power that is permitted to be regenerated from the motor to all of the plurality of power storage modules;
The power supply system of claim 6.
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